JP3674908B2

JP3674908B2 - 電池パック

Info

Publication number: JP3674908B2
Application number: JP2000287019A
Authority: JP
Inventors: 智園部
Original assignee: Ｎｅｃトーキン栃木株式会社
Priority date: 2000-09-21
Filing date: 2000-09-21
Publication date: 2005-07-27
Anticipated expiration: 2020-09-21
Also published as: JP2002100413A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入出力端子を通して外部機器との通信が可能なマイコンを内蔵し電池の温度、電圧、充放電電流を計測して充放電制御、残量管理を行う電池パックに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
スマートバッテリといわれる電池パックには、充放電の電流を計測したり、電池電圧、電池温度を計測する機能があり、また、これらの情報を基に残量を積算して外部機器の要求により送信するという機能もある。
【０００３】
しかしながら、これらの機能は、通常、電池パック内部のデータを計測し充放電を制御するものであって、外部のデータを計測する目的には使用されていなかった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するものであって、電池パックに内蔵するマイコンの機能を利用して外部のデータを計測できるようにするものである。
【０００５】
そのために本発明は、入出力端子を通して外部機器との通信が可能なマイコンを内蔵し電池の温度、電圧、充放電電流を計測して充放電制御、残量管理を行う電池パックにおいて、前記マイコンのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄポートに前記入出力端子を通して外部のアナログ計測信号を入力する信号入力手段を備え、前記マイコンをアナログデータ測定モードに切り換えることにより、信号入力手段から入力された外部のアナログ計測信号をデジタル値に変換して該デジタル値を外部機器からの要求にしたがって通信にて外部機器へ送信するように構成したことを特徴とするものである。
【０００６】
前記外部のアナログ計測信号は、サーミスタを用いた温度の計測信号であり、前記信号入力手段は、電池の温度を計測するサーミスタ回路との切り換え手段を有し、前記外部のアナログ計測信号は、測定したい電圧源の電圧であり、前記信号入力手段は、前記電圧を入力して分圧する抵抗分圧回路を有し、前記外部のアナログ計測信号は、抵抗に流れる電流の計測信号であり、前記信号入力手段は、充放電電流の計測回路との切り換え手段を有することを特徴とし、前記マイコンは、通信にて所定のコマンドを入力したことを条件に前記アナログデータ測定モードの切り換えを行い、表示手段を備え、通常動作時は残量を表示し、アナログデータ測定モード時には前記変換したデジタル値を表示し、残量表示用スイッチを備え、該残量表示用スイッチを所定時間以上押し続けたことを条件に前記アナログデータ測定モードの切り換えを行うことを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明に係る電池パックの実施の形態を示す図であり、１はマイコン、２は表示素子、３は充放電ＦＥＴ、４は３直セル、５は入出力端子を示す。
【０００８】
図１において、マイコン１は、動作モードとアナログデータ測定モードとを有し、それぞれのモードに応じてアナログスイッチＡＳＷ１、ＡＳＷ２を切り換え制御し、電圧、電流、温度の計測を行って充放電ＦＥＴ３の制御、表示素子２への残量の表示、外部機器への測定値の送信あるいは表示素子２への測定値の表示などを行うＣＰＵである。アナログスイッチＡＳＷ１は、抵抗Ｒ５による電流計測か抵抗Ｒ４による電流計測かを選択するものであり、アナログスイッチＡＳＷ２は、サーミスタＴＨ１による温度の計測か、サーミスタＴＨ２による温度の計測かを選択するものである。オペアンプＡＭＰ１は、電流を流すことにより抵抗Ｒ４、Ｒ５に発生する微小電圧を増幅してマイコン１のＡ／Ｄポートに入力するものである。充放電ＦＥＴ３は、３直セル４の充放電を制御するものである。表示素子２は、残量表示や測定値の表示を行うものであり、通常動作時の動作モードでは残量を表示し、アナログデータ測定モードでは温度、電圧、電流等のデータを表示する。
【０００９】
サーミスタＴＨ１は、入出力端子５を介し外部に接続されて外部の温度を計測し、サーミスタＴＨ２は、電池パック内部のセルの温度を計測するものである。そのためにサーミスタＴＨ１は、一方の端子が電池パックの接地電位ＧＮＤと同レベルに接続し、他方の端子が抵抗Ｒ１により参照電圧５Ｖにプルアップして、サーミスタＴＨ１と抵抗Ｒ１との接続中点の電圧をマイコン１のＡ／Ｄポートに入力するように接続している。
【００１０】
抵抗Ｒ５は、電池パック内の充放電電流を計測し、抵抗Ｒ４は、入出力端子５を介し外部に接続されて外部の電流を計測するものである。そのため、抵抗Ｒ４は、電池パックの接地電位ＧＮＤと同レベルの端子に挿入して計測したい電流を流すようにしている。また、抵抗Ｒ２、Ｒ３は、外部の電圧を計測するものであり、外部の測定用電圧端子から測定したい電圧を供給し、電池パック内部で入出力端子５に直列接続して他端を電池パックの接地電位ＧＮＤに接続し、抵抗Ｒ２、Ｒ３の直列接続中点の電圧をマイコン１のＡ／Ｄポートに入力するように接続している。
【００１１】
マイコン１は、通常時においては動作モードで、電池温度、電池電圧、充放電電流等を計測してこれらの情報を基に充放電ＦＥＴ３を制御することにより、電池パックの充放電を制御し、さらには残量管理を行って表示素子２に残量を表示する。このとき、アナログスイッチＡＳＷ１は充放電電流を計測する抵抗Ｒ５側に、アナログスイッチＡＳＷ２は電池パック内部の温度を計測するサーミスタＴＨ２側にそれぞれ接続されている。そして、例えば通信にて外部機器から所定のコマンドを入力したことを条件として、動作モードからアナログデータ測定モードへの切り換えを行う。あるいは残量表示用スイッチ（図示せず）を設けてそれを押すことにより表示素子２に残量を表示するようにしている場合には、その残量表示用スイッチが所定の時間以上押し続けられたこと等、何らかの操作を条件として、動作モードからアナログデータ測定モードへの切り換えを行うようにしてもよい。
【００１２】
アナログデータ測定モードでは、アナログスイッチＡＳＷ１を外部の電流を計測する抵抗Ｒ４側に、アナログスイッチＡＳＷ２を外部の温度を計測するサーミスタＴＨ１側に切り換え、入出力端子５を通して外部から入力されるアナログ電圧値を電池パックに内蔵するマイコン１のＡ／Ｄコンバータ入力端子（Ａ／Ｄポート）に接続し、アナログ電圧値をデジタル値に変換した後、外部機器からの要求に応じてそのデジタル値を通信にて外部機器へ送信し、あるいは表示素子２に表示する。
【００１３】
外部の温度の計測では、抵抗Ｒ１が１０ｋΩで５Ｖにプルアップされているとすると、サーミスタＴＨ１は２５℃の時１０ｋΩであるので、Ａ／Ｄの入力電圧値が２．５Ｖのとき２５℃となる。同様に［表１］によってアナログ電圧値を温度データに変換できる。
【００１４】
【表１】

実際には、１℃毎のサーミスタの抵抗値が規定されているため、精密に温度を計測することができる。また、このときの消費電流を低減するため、抵抗Ｒ１は、温度を測定する時だけ５Ｖにプルアップさせるようにすればよい。
【００１５】
外部の電圧の計測では、測定用電圧端子に測定したい電圧源Ｖ１を供給すると、
Ｖ１×｛Ｒ３／（Ｒ２＋Ｒ３）｝
の電圧がＡ／Ｄポートに入力される。電圧源Ｖ１の最大電圧が２０Ｖである場合には、
２０×｛Ｒ３／（Ｒ２＋Ｒ３）｝＝５Ｖ
になるように抵抗Ｒ２とＲ３を決定してやればよい。例えばＲ２＝３００ｋΩ、Ｒ３＝１００ｋΩとに決めることができる。抵抗Ｒ２、Ｒ３は、できるだけリーク電流を下げるため抵抗値を高くした方はよいが、抵抗値が高すぎるとノイズによる誤差が大きくなる。また、電池パックの＋、−の端子に測定したい電圧源Ｖ１を接続することによって電圧計測することもできる。この場合、充放電ＦＥＴは、オフにしておく。
【００１６】
電流の計測では、通常は、電池パックの充放電電流を計測するため、抵抗Ｒ５の両端の電圧をそれぞれアナログスイッチＡＳＷ１で切り換えてそれぞれを増幅し差分を計算して算出している。外部の電流を計測する場合も、同様にアナログスイッチＡＳＷ１で切り換えて抵抗Ｒ４の両端の電圧をそれぞれ増幅し差分を計算して外部の電流を算出できる。抵抗Ｒ５は、例えば３０ｍΩの抵抗と仮定すると、抵抗Ｒ４を例えば３Ωとすると、微少な電流でも計測できる。ただし、この場合は検出値を１００倍する必要がある。また、この時、抵抗Ｒ４の定格電力を越えないように電流を流す必要があるため、抵抗Ｒ４の定格電力を１Ｗで最大電流が１Ａである場合、抵抗値は１Ω以下とする必要がある。
【００１７】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上記実施の形態では、アナログデータ測定モードでのＡ／Ｄ変換したデジタル値を外部機器からの要求により、通信にて外部機器に送信し、あるいは表示素子２に表示したが、勿論、外部機器へ送信し、かつ表示素子２に表示してもよいし、外部機器からの要求が特になくても外部機器に送信し、表示素子に表示するように設定されていてもよい。なお、計測するアナログデータによって電池パックの充放電制御や残量管理に影響を与えないものであることはいうまでもない。
【００１８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、入出力端子を通して外部機器との通信が可能なマイコンを内蔵し電池の温度、電圧、充放電電流を計測して充放電制御、残量管理を行う電池パックにおいて、マイコンのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄポートに入出力端子を通して外部のアナログ計測信号を入力する信号入力手段を備え、マイコンをアナログデータ測定モードに切り換えることにより、信号入力手段から入力された外部のアナログ計測信号をデジタル値に変換して該デジタル値を外部機器からの要求にしたがって通信にて外部機器へ送信するように構成したので、電池パックに内蔵するマイコンの機能を利用して外部のデータを計測できる。
【００１９】
外部のアナログ計測信号は、サーミスタを用いた温度の計測信号、測定したい電圧源の電圧、抵抗に流れる電流の計測信号あり、信号入力手段は、電池の温度を計測するサーミスタ回路との切り換え手段や、電圧を入力して分圧する抵抗分圧回路、充放電電流の計測回路との切り換え手段を有し、マイコンは、通信にて所定のコマンドを入力したことを条件にアナログデータ測定モードの切り換えを行い、表示手段を備え、通常動作時は残量を表示し、アナログデータ測定モード時には変換したデジタル値を表示し、残量表示用スイッチを備え、該残量表示用スイッチを所定時間以上押し続けたことを条件にアナログデータ測定モードの切り換えを行うので、外部からのアナログデータを計測して外部機器に通知することができ、外部機器がＡ／Ｄコンバータを持たなくても電流、電圧、温度の計測を行うことができる。
【００２０】
したがって、例えばノートＰＣ等では、ＣＰＵの温度がかなり上昇するため、これを計測して管理することができ、ＣＰＵの温度が所定値以上になると、低消費電流モードにする等の制御が簡単にできるようになる。また、電池パックも部品の追加があまり必要なく安価に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電池パックの実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
１…マイコン、２…表示素子、３…充放電ＦＥＴ、４…３直セル、５…入出力端子

Claims

入出力端子を通して外部機器との通信が可能なマイコンを内蔵し電池の温度、電圧、充放電電流を計測して充放電制御、残量管理を行う電池パックにおいて、前記マイコンのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄポートに前記入出力端子を通して外部のアナログ計測信号を入力する信号入力手段を備え、前記マイコンをアナログデータ測定モードに切り換えることにより、前記信号入力手段から入力された外部のアナログ計測信号をデジタル値に変換して該デジタル値を外部機器からの要求にしたがって通信にて外部機器へ送信するように構成したことを特徴とする電池パック。
前記外部のアナログ計測信号は、サーミスタを用いた温度の計測信号であり、前記信号入力手段は、電池の温度を計測するサーミスタ回路との切り換え手段を有することを特徴とする請求項１記載の電池パック。
前記外部のアナログ計測信号は、測定したい電圧源の電圧であり、前記信号入力手段は、前記電圧を入力して分圧する抵抗分圧回路を有することを特徴とする請求項１記載の電池パック。
前記外部のアナログ計測信号は、抵抗に流れる電流の計測信号であり、前記信号入力手段は、充放電電流の計測回路との切り換え手段を有することを特徴とする請求項１記載の電池パック。
前記マイコンは、通信にて所定のコマンドを入力したことを条件に前記アナログデータ測定モードの切り換えを行うことを特徴とする請求項１記載の電池パック。
表示手段を備え、通常動作時は残量を表示し、アナログデータ測定モード時には前記変換したデジタル値を表示することを特徴とする請求項１記載の電池パック。
残量表示用スイッチを備え、該残量表示用スイッチを所定時間以上押し続けたことを条件に前記アナログデータ測定モードの切り換えを行うことを特徴とする請求項６記載の電池パック。